无刷直流电机的三种控制方式是什么？

无刷直流电机是在直流电刷电机的基础上开发的。具有重量轻、体积小、过载能力强、功率大、无级调速、调速范围广、线性度好、使用寿命长等优点。它们解决了无刷电机的许多问题，广泛应用于工业设备、电器、家用电器、机器人、医疗设备等各个领域。由于无刷电机没有自动开关电刷，必须使用电子开关进行开关。无刷直流电机实现了这种电子集电极的功能。

（无刷直流电机）

目前，控制无刷直流电机的主要方法有三种：FOC（也称为向量变频和向量磁场方向控制）、方波控制（也称为梯形波控制、120度控制和6级开关控制）和正弦波控制。这三种控制方法有哪些优点和缺点？

方波控制

方波控制使用霍尔传感器或无传感器算法来确定发动机的位置，然后根据转子的位置在发动机360度循环中执行六次切换（每60度一次）。每个开关电机都会向某个方向辐射力，因此可以说方波位置的精度控制在60度。由于这种控制方法，电机相位电流的波形接近正方波，因此称为正方波控制。

方波控制的优点是控制算法简单，设备成本低，使用常规功率控制器电机转速更快。缺点是扭矩波动大，存在一些电流噪声，效率不能达到最大值。矩形轴控制适用于不需要发动机转速的情况。

正弦波控制

正弦波控制方法采用SVPWM波输出三相正弦波电压，相应电流也是正弦波电流。这种方法没有方形驱动开关的概念，也没有涉及电气循环中无限数量的开关。显然，正弦波控制的扭矩振荡小于矩形波控制，电流谐波较少，感觉更“灵敏”，但功率要求略高于矩形波控制，无法最大限度地提高发动机效率。

FOC控制

正弦波控制提供电压矢量控制，间接控制电流大小，但不控制电流方向。FOC控制方法可以看作是正弦波控制的改进版本，它实现了向量电流控制，即向量电动机定子磁场控制。通过控制电动机定子磁场的方向，电动机定子磁场和转子磁场可以随时保持在90度，以达到一定电流下的最大扭矩输出。FOC控制方法的优点：扭矩波动小，效率高，噪声低，动态响应快；缺点：设备成本高，控制性能和发动机参数调整要求高。由于FOC的明显优势，它逐渐取代了许多应用中的传统控制方法，并在运动控制行业流行起来。